一种微零件连续冲裁的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种微零件连续冲裁的方法和装置。由高功率密度、纳秒级的短脉冲的激光辐照在吸收层诱导的激光冲击波，不仅作为冲裁工具，同时作为压边力作用于金属薄膜，实现了微零件的零间隙高精度冲裁；设定顶块与压块之间的距离t介于金属薄膜厚度t2和带料的厚度t1之间，也即t2<t<t1，可以保证在冲裁结束之后微零件已经与金属薄膜分离，但是受到激光冲击波作用部分的吸收层仍然未与带料分离，从而使微零件在冲裁结束后继续粘结在带料上，在传送机构的作用下，可实现微零件的连续冲裁。

A method and device for continuous blanking of micro parts

The present invention provides a method and device for continuous blanking of micro parts. The high power density, the nanosecond short pulse laser irradiation in laser induced shock wave absorption layer, not only as a blanking tool, at the same time as the edge pressing force on the metal film, realized the high precision blanking zero gap micro parts; set between the top block and the pressing block and the distance between the metal film is t the thickness of the strip thickness of T2 and T1, also known as t2< t< T1, can guarantee that after the end of the micro blanking parts have been separated from the metal film, but by the absorption layer of laser shock wave is still not part with material separation, so that the micro parts continue to bond on the strip in the blanking end in the transmission mechanism, and can realize continuous punching micro parts.

【技术实现步骤摘要】
一种微零件连续冲裁的方法和装置
本专利技术涉及微制造领域，具体地是指一种微零件连续冲裁的方法和装置。
技术介绍
微机电系统(MEMS,Micro-Electro-MechanicalSystem)，是在微电子技术基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。其中微零件是MEMS的核心，为了确保MEMS系统的高可靠性和高精度，需要组成系统的各种微零件具有力学性能好、形状和尺寸精度高等特点并且在工业应用中，微零件需要实现大批量连续生产。中国专利ZL201010505882.9提出了一种利用激光冲击波加载飞片之后间接冲击工件材料的方法。激光冲击后飞片获得能量向下运动，在型腔内运动一段时间与工件发生碰撞，此时获得最大速度，当碰撞压力超过材料的动态屈服强度时放于模具上的工件发生微变形。但是该方法只能造成零件的微变形并不能实现生产中常需要的冲断，并且较难实现微零件的连续加工过程。中国专利ZL201510048737.5提出来一种基于激光冲击波的微冲裁装置，金属薄膜上依次放置吸收层，掩膜和水膜，掩膜孔与凹模镶块的切断模孔形状类似，激光束透过水膜分别辐照在掩膜和吸收层上，在特定轮廓冲击波和凹模镶块的切断模孔作用下，金属薄膜和顶块同时向下运动，金属薄膜被切断，同时获得一个具有特定形状的平整的微零件，但是该专利技术不能实现对微零件的连续冲裁。
技术实现思路
本专利技术针对以上技术的不足，提供了一种微零件连续冲裁的方法和装置，在冲裁过程中，可以通过控制顶块与压块之间的距离介于金属薄膜厚度和带料的厚度之间，即实现一次冲裁之后微零件与金属薄膜分离，但吸收层没有断裂，并且微零件仍然与吸收层粘结，从而实现连续冲裁。一种微零件连续冲裁的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，利用传送机构将通过胶水粘结在一起的吸收层和金属薄膜的带料整体传送至工作位置，然后利用压轮将带料压紧在凹模的上表面。步骤二，高能脉冲激光透过水膜辐照在吸收层上，产生等离子爆炸，利用等离子体爆炸产生的冲击波作用于金属薄膜，在凹模的刃口以及顶块的共同作用下，金属薄膜与顶块的接触区域继续往下方运动直至与金属薄膜完全分离，获得特定形状的微零件。步骤三，激光冲击波作用结束后，顶块在弹簧作用下复位，将微零件顶出凹模，送料机构将仍然通过胶水粘在吸收层上的微零件带离工作位置，同时送料机构也将通过胶水粘结在一起的吸收层和金属薄膜的带料传送到下一个工位；步骤四，重复步骤二和步骤三直至整个带料完全处理完成；步骤五，将处理完毕的带料放在丙酮溶液中进行超声清洗，使粘在吸收层上的微零件和带料分离，获得微零件。所述的一种微零件连续冲裁装置，吸收层覆盖在金属薄膜上，吸收层和金属薄膜之间用胶水粘接；由吸收层、胶水和金属薄膜组成的带料覆盖在凹模上，金属薄膜的下表面与凹模的上表面接触；水膜覆盖在吸收层的上表面；激光束透过水膜辐照在吸收层的上表面；顶块通过圆柱形配合面与凹模的圆柱形配合面安装在凹模内，顶块处于上极限位置时，顶块的上表面与凹模的上表面对齐；压块的外圆柱面通过外螺纹与凹模的下内圆柱面的内螺纹配合安装在凹模内；弹簧安装在顶块和压块的之间；弹簧处于完全展开状态时，顶块的下端面与压块的上表面之间存在间隙t，该间隙大于金属薄膜的厚度t2，且小于带料的厚度t1，即t2&lt;t&lt;t1，垫片安装在压块的调节面与凹模的调节面之间；激光束正对凹模的刃口；压轮将由吸收层、胶水和金属薄膜组成的带料待冲裁部分压紧在凹模上表面；由吸收层、胶水和金属薄膜组成的带料安装在送料机构上，以实现带料的传送；激光束的直径d大于凹模刃口最大径向尺寸d1的3倍，即d&gt;3*d1。所述的激光束为聚焦后的脉冲激光束，其光源为钕玻璃-YAG激光器，脉宽为10-100ns，脉冲能量为0.1-100J，激光束的光斑直径为2～4mm；所述的水膜厚度约为0.8～1mm；所述的吸收层的材质为黑漆，厚度为50～200μm；所述的胶水的厚度为5～10μm；所述的金属薄膜的厚度为10-150μm；所述的弹簧能提供的预紧力范围为0.1～2N；本专利技术的原理为：由吸收层、胶水、和金属薄膜组成带料安装在传送机构上，并用压轮压紧在凹模表面；聚焦后的高功率密度、短脉冲的激光透过约束层辐照在吸收层表面时，吸收层吸收激光能量迅速气化并几乎同时形成大量稠密的高温、高压等离子体，该等离子体继续吸收激光能量急剧升温膨胀，然后爆炸形成高强度冲击波作用于金属薄膜表面，该冲击波的压力远大于顶块提供的向上的支持力，金属薄膜和顶块同时向下运动压缩弹簧直至到达最低点；由于顶块与压块之间的距离t介于金属薄膜厚度t2和带料的厚度t1的厚度之间，也即t2&lt;t&lt;t1，可以保证在冲裁结束之后微零件已经与金属薄膜分离，但是受到激光冲击波作用部分的吸收层仍然未与带料分离，从而使微零件在冲裁结束后继续粘结在带料上；同时，激光冲击波作用于冲裁区域时，在冲裁区域外面的部分也受到激光冲击波的作用，该冲击波提供了一个与冲裁微零件外形完全契合的压紧力，由于激光束的直径d大于凹模刃口最大径向尺寸d1的3倍，也就是d&gt;3*d1，保证了在微冲裁过程中压紧力的可靠性；在上一次冲裁完成之后利用传送机构将带料和微零件整体运离工作位置，并移动到下一个工作位置进行下一次冲裁，实现微零件的连续冲裁，直至整个带料冲裁完毕，之后将冲裁完毕的带料放置于在丙酮溶液中进行超声清洗，使所有微零件与带料分离。实施本专利技术的有益效果为：在微零件向下运动时，由于顶块的支撑作用，保证微冲裁可以获得平整的微零件；由于激光束的直径d大于凹模刃口最大径向尺寸d1的3倍，由等离子爆炸的激光冲击波一部分用来冲裁微零件，另一部分作为可靠的压边力使用，实现了微零件的零间隙冲裁，可大幅度提高微零件的冲裁精度；顶块与压块之间的距离t介于金属薄膜厚度t2和带料厚度t1之间，即t2&lt;t&lt;t1，可以保证在冲裁结束之后微零件已经与金属薄膜分离，但是受到激光冲击波作用部分的吸收层仍然未与带料分离，从而使微零件在冲裁结束后继续粘结在带料上，并通过传送机构实现连续冲裁；调节垫片的厚度，可以用来调节顶块和压块之间的距离t，从而使本专利技术适合不同厚度的微零件的冲裁。附图说明图1：微零件连续冲裁的方法和装置。图中包括，1激光束、2水膜、3吸收层、4胶水、5金属薄膜、6顶块、7弹簧、8垫片、9压块、10凹模、11传送机构、12压轮。图2：顶块示意图。图中包括，61顶块上表面、62顶块圆柱形配合面、63顶块下端面图3：压块示意图。图中包括，91压块上表面、92压块调节面、93压块外圆柱面、94压块下端面。图4：凹模示意图。图中包括，101凹模上表面、102凹模圆柱形配合面、103凹模调节面、104凹模下内圆柱面、105凹模下端面；凹模刃口(106)。具体实施方式为更好的阐述本专利技术的实施细节，下面结合附图对本专利技术的一种微零件连续冲裁的方法和装置进行详细说明。本专利技术的一种微零件连续冲裁的方法和装置，包括激光束1、水膜2、吸收层3、胶水4、金属薄膜5、顶块6、弹簧7、垫片8、压块9、凹模10，传送机构11，压轮12；具体动作过程如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微零件连续冲裁的装置，其特征在于：所述装置包括水膜、吸收层、胶水、金属薄膜、顶块、弹簧、垫片、压块、凹模、传送机构、压轮；吸收层覆盖在金属薄膜上，吸收层和金属薄膜之间用胶水粘接；由吸收层、胶水和金属薄膜组成的带料覆盖在凹模上，金属薄膜的下表面与凹模的上表面接触；水膜覆盖在吸收层的上表面；激光束透过水膜辐照在吸收层的上表面；顶块通过圆柱形配合面与凹模的圆柱形配合面安装在凹模内，顶块处于上极限位置时，顶块的上表面与凹模的上表面对齐；压块的外圆柱面通过外螺纹与凹模的下内圆柱面的内螺纹配合安装在凹模内；弹簧安装在顶块和压块的之间；弹簧处于完全展开状态时，顶块的下端面与压块的上表面之间存在间隙t，该间隙大于金属薄膜的厚度t2，且小于带料的厚度t1，即t2<t<t1，垫片安装在压块的调节面与凹模的调节面之间；激光束正对凹模的刃口；压轮将由吸收层、胶水和金属薄膜组成的带料待冲裁部分压紧在凹模上表面；由吸收层、胶水和金属薄膜组成的带料安装在送料机构上，以实现带料的传送。

【技术特征摘要】
1.一种微零件连续冲裁的装置，其特征在于：所述装置包括水膜、吸收层、胶水、金属薄膜、顶块、弹簧、垫片、压块、凹模、传送机构、压轮；吸收层覆盖在金属薄膜上，吸收层和金属薄膜之间用胶水粘接；由吸收层、胶水和金属薄膜组成的带料覆盖在凹模上，金属薄膜的下表面与凹模的上表面接触；水膜覆盖在吸收层的上表面；激光束透过水膜辐照在吸收层的上表面；顶块通过圆柱形配合面与凹模的圆柱形配合面安装在凹模内，顶块处于上极限位置时，顶块的上表面与凹模的上表面对齐；压块的外圆柱面通过外螺纹与凹模的下内圆柱面的内螺纹配合安装在凹模内；弹簧安装在顶块和压块的之间；弹簧处于完全展开状态时，顶块的下端面与压块的上表面之间存在间隙t，该间隙大于金属薄膜的厚度t2，且小于带料的厚度t1，即t2&lt;t&lt;t1，垫片安装在压块的调节面与凹模的调节面之间；激光束正对凹模的刃口；压轮将由吸收层、胶水和金属薄膜组成的带料待冲裁部分压紧在凹模上表面；由吸收层、胶水和金属薄膜组成的带料安装在送料机构上，以实现带料的传送。2.如权利要求1所述的一种微零件连续冲裁的装置，其特征在于：激光束的直径d大于凹模刃口最大径向尺寸d1的3倍，即d&gt;3*d1。3.如权利要求1所述的一种微零件连续冲裁的装置，其特征在于：所述的激光束为聚焦后的脉冲激光束，其光源为钕玻璃-YAG激光器，脉宽为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴峰泽，张紫东，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32